Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова»

НазваниеРосатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова»
страница5/25
Дата конвертации04.08.2013
Размер4.34 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25
Структура нанопроводов такова, что их вертикально-ориентированные множества обеспечивают оптимальное поглощение фотонов, при этом малый диаметр каждого отдельного провода ограничивает длину свободного пробега освобожденных носителей тока. Таким образом, они позволяют измерить реальный фототок практически любого нового материала. К примеру, оксид железа имеет практически идеальную ширину запрещённой зоны, но ранее не применялся в подобных задачах, т.к. по своим свойствам является изолятором Мотта. Это означает, что свободные носители тока в нем не могут распространяться далее, чем на несколько нм, таким образом, ранее было невозможно получить данные о фототоке в тонких плёнках оксида железа. Но последние эксперименты ученых из University of Louisville (США) показали, что вертикально-ориентированные массивы нанопроводов из оксида металла обеспечивают вполне стабильный фототок.

Для уменьшения количества потребляемого топлива и, следовательно, выбросов вредных веществ в окружающую среду британская авиакомпания EasyJet начала покрывать свои самолеты слоем покрытия, названного «tripleO». Покрытие состоит из наночастиц специального акрилового полимера, которые проникают даже в самые маленькие микротрещины и углубления, делая поверхность гладкой. Такое покрытие, добавляя всего около 150 г к весу всего самолета, позволяет увеличить гладкость поверхности на 40%. Такое увеличение гладкости поверхности приводит к экономии 1–2% топлива. Казалось бы, совсем немного, но в масштабах крупной авиационной компании это выливается в экономию десятков миллионов долларов в год, не говоря уж об экологических аспектах такой экономии. Помимо этого, покрытие «tripleO» выступает в качестве дополнительного защитного покрытия, защищающего от порчи краску и поверхность самолета. Американские ВВС используют эту технологию уже достаточно длительное время, но впервые эта технология была применена коммерческой компанией.

Исследователи из университета Райса построили материал, который при регулярных нагрузках становится только прочнее, словно кости и мышцы живого существа. Композит состоит из «леса» вертикально расположенных многослойных углеродных нанотрубок, промежутки между которыми заполнены полидиметилсилоксаном. К удивлению экспериментаторов, циклическая нагрузка на этот материал привела не к возникновению механической усталости, но к упрочнению композита. Сжатие с частотой пять раз в секунду в течение недели увеличило жёсткость образца на 12%. Учёные открыли важную особенность данного нанокомпозита: статическая нагрузка не меняет его свойств. Только динамическое воздействие приводит к росту жёсткости. В этом плане авторы исследования сравнивают свой композит с костями и хрящами у спортсменов: регулярная стрессовая нагрузка приводит к их упрочнению. Авторы полагают, что, разобравшись в деталях взаимодействия полимера и углеродных нанотрубок, смогут создавать не только самоупрочняющиеся конструкционные материалы, но и искусственные имплантаты костей и хрящей, обладающие некоторым сходством с природными аналогами.

Профессор Гуоюн Лю (факультет химии университета Куинс) открыл метод использования нанотехнологий для сокращения трения в автомобильных двигателях и других механизмах. «Технология окажется полезной не только для автомобилей», сказал доктор Лю. Ученые под руководством профессора подготовили крошечные полимерные частицы величиной всего несколько десятков нанометров. Затем эти частицы поместили в масло для автомобильного двигателя. Во время испытания выяснилось, что эти НЧ обладают беспрецедентной способностью сокращать трение. Даже в незначительной концентрации эти НЧ сработали лучше, чем популярные сегодня присадки для сокращения трения. Они способны сократить трение на 55% эффективней, чем удавалось достичь к настоящему моменту любыми другими средствами.
1.7 Лекция Островского В.Е. «Происхождение Солнечной Системы: от наночастиц – к планетам»
Лекция заведующего сектором адсорбции и калориметрии ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», кандидата химических наук Островского Виктора Ефимовича по теме «Происхождение Солнечной Системы: от наночастиц – к планетам» была особенно актуальной в связи с празднованием 50-летия со дня полёта Ю.А. Гагарина в космос и начала космической эры в истории человечества.

В лекции были изложены основы развиваемой Островским В.Е. гидратной гипотезы зарождения живой материи (Life Origination Hydrate Hypothesis; LOH-гипотеза) основанной на представлении о том, что все природные явления происходят в результате термодинамически обусловленных, закономерных и неизбежных химических превращений, которые регулируются универсальными физическими и химическими законами. Гипотеза основана на факте соответствия между размерами структурных элементов нуклеиновых кислот и структурных элементов газовых гидратов, в частности, гидратов метана и других углеводородов.

Кроме того, появление гипотезы было стимулировано получением данных о том, что изотопный состав некоторых элементов в различных объектах Солнечной Системы (СС) неодинаков. Наиболее подробно это явление изучено в отношении изотопов кислорода. Неоднородность изотопного состава кислорода в различных объектах СС была обнаружена около 40 лет назад.

Было обнаружено, что в земных и лунных породах, а также в марсианских породах и в плавленых магматических астероидных метеоритах, отношения 16O/17O/18O различны, но в породах, в которых отношения 18O/16O одинаковы, отношения 17O/16O тоже одинаковы. Если в каких-то двух породах, полученных с этих небесных объектов, отношения 18O/16O отличаются, например, на 1%, то отношения 17O/16O отличаются в них на 0,5%.

Другой результат получен при исследовании таких космических объектов, как каисы и хондрулы. Хондрулы – это частицы силикатов миллиметровых размеров, которые были расплавлены при их образовании в космосе при температуре не ниже, чем 1700 K, и затем застыли. Каисы (CAls-частицы) – это частицы, обогащённые Ca и Al, ещё более тугоплавкие, чем хондрулы, и, тем не менее, когда-то оплавленные в космосе. Хондрулы и каисы находят в каменных метеоритах на Земле и внутри космических пылинок в космосе; иногда хондрулы находят внутри каисов, хотя чаще каисы находят внутри хондрулов. Относительные приращения 17O/16O и 18O/16O (по отношению к уровням в земном океане), измеренные в этих объектах, оказались одинаковыми.

Эти два загадочных результата (феномен Клейтона) количественно воспроизводятся с удивительным постоянством для большого количества образцов. Существует мнение, что феномен Клейтона свидетельствует о том, что каисы и хондрулы являются объектами газо-пылевых облаков, образованных в результате взрыва предшествовавших звездных генераций, и что их наличие в пространстве свидетельствует об участии этих реликтовых газо-пылевых облаков в образовании СС.

Несмотря на обилие гипотез и исследователей, участвовавших в их обсуждении, все предложенные ранее гипотетические объяснения феномена Клейтона являются лишь качественными, и основаны на многочисленных дополнительных предположениях. Ни одно из них не объясняет количественно стехиометрические соотношения между приращениями содержания изотопов 17O и 18O в каисах и хондрулах, и в породах, существующих на Земле, Луне и Марсе. Поэтому предположение о существенном вкладе гипотетической реликтовой небулы в образование СС не имеет реальных оснований.

Обычно считают, что атомы тяжёлых элементов (тяжелее гелия) образуются внутри звёзд, однако эта точка зрения не доказана никакими наблюдениями. Альтернативной возможностью является образование тяжёлых элементов при взрыве (точнее – в период взрыва) в результате диссипации нейтронно-протонной массы коллапсирующей звезды, в условиях увеличения угловой скорости вращения при постепенном исчерпании водородного топлива. Мы предположили, что увеличение скорости вращения приводит к истечению потоков нейтронно-протонных нанокапель, нестабильных по своей внутренней организации, которые быстро трансформируются в радиоактивные (а затем – и в стабильные) атомы в результате радиационных распадов. Чем выше степень нейтронизации звезды, тем она в большей степени сжимается и тем выше угловая скорость её вращения. По мере увеличения скорости вращения возрастает количество нуклонов в нейтронно-протонных нанокаплях, «разбрызгиваемых» звездой, т.е. нанокапли укрупняются. Такое предположение о механизме образования тяжёлых элементов позволяет количественно объяснить феномен Клейтона.

Целочисленность значений отношений 17O/18O наводит на мысль о том, что наклоны этих прямых определяются некоей химической стехиометрией. Чтобы выявить эту стехиометрию, были проанализированы литературные данные о цепях радиоактивных распадов, которые приводят к образованию стабильных изотопов кислорода из радиоактивных прекурсоров, о побочных распадах всех возможных радиоактивных прекурсоров стабильных изотопов кислорода, и о степени распада прекурсоров в различных направлениях для тех из них, которые могут подвергаться радиоактивному распаду по различным механизмам.

Было заключено, что существовало три разделённых во времени потока звёздной эмиссии, содержавших стабильные изотопы кислорода: базовый поток (I) и два дополнительных потока (II и III). В базовом потоке было некоторое относительное содержание 16О8, 17О8 и 18О8, которое не поддается количественному определению, а в потоках II и III 17О8/18О8 = 1/1 и 1/2 соответственно. Эти результаты дают возможность количественно объяснить феномен Клейтона без введения представления об участии двух явлений (реликтовой небулы и взорвавшейся звезды) в образовании СС. В этом случае наличие на Земле, Луне и Марсе горных пород с различным изотопным составом кислорода должно свидетельствовать о том, что эти породы образовались в различных частях СС и затем выпали на соответствующие небесные объекты, например, в виде метеоритов. Такой подход к объяснению эмиссии элементов от стареющей звезды может быть применен и к другим химическим элементам, например, к обнаруженным существенным различиям изотопных отношений 12С6/13С6 в углеводородах на разных планетах.
1.8 Лекция Богородской М.А. «Радионуклидная диагностика и техника интраоперационной хирургии»
Лекция доцента кафедры химии высоких энергий и радиоэкологии Института материалов современной энергетики и нанотехнологий (ИМСЭН – ИФХ) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева» (ГОУ ВПО «РХТУ им. Д.И. Менделеева»), кандидата химических наук Богородской Марины Анатольевны по теме: «Радионуклидная диагностика и техника интраоперационной хирургии» была посвящена научно-практическим аспектам получения и применения специфического класса изотопсодержащих нанокомпозитных материалов, - РФП, - для ранней диагностики и терапии онкологических заболеваний.

В лекции Богородской М.А. была подробно освещена история возникновения и развития нового научного направления, - ядерной медицины. Ядерная медицина родилась на стыке ядерной физики, химии, материаловедения, биологии и медицины.

Химические соединения, в которых часть нейтральных атомов заменена радиоактивными, называют мечеными соединениями. Соединения, меченные радиоактивными изотопами, ведут себя в организме растений, животных и человека так же, как и соответствующие им нерадиоактивные вещества. Радиоактивная метка, выступая в роли «шпиона», доносит о всех перемещениях и превращениях интересующего нас вещества.

Ядерная медицина – дисциплина, связанная с применением открытых (не инкапсулированных) радиоактивных источников для диагностических и терапевтических целей в медицине, а также с целью исследования.

РФП это диагностические или лечебные средства, содержащие радионуклиды и разрешённые для введения человеку. Так как РФП вводятся в индикаторных количествах, они не оказывают никакого влияния на организм.

Ядерная медицина разрабатывает теорию и практику применения РФП. Использование РФП в диагностике и лечении заболеваний человека – безусловное отличие ядерной медицины от таких разделов медицинской радиологии, как лучевая терапия и рентгеновские методы исследования.

Поскольку РФП представляют собой меченые соединения, полезно иметь представления о некоторых их типах. Препараты могут быть истинно мечеными соединениями, содержащими атом радионуклида того же элемента, в той же структурной позиции. Таковы гормоны щитовидной железы, аминокислоты и жирные кислоты, меченные углеродом-11 и др.

Препараты-аналоги похожи на природные прототипы, но включают в свой состав радионуклид постороннего элемента: фтордезоксиглюкоза, селенметионин, о-йодгиппуровая кислота.

И, наконец, препараты-ксенобиотики, не похожие ни на что встречающееся в организме. Но они проявляют биологическую активность и позволяют наблюдать некоторые процессы в организме.

Нерадиоактивные изотопы 81 элемента в целом составляют 274 нуклида. Нестабильных нуклидов намного больше, известно более 2000. Некоторые существуют в природе, большинство – искусственные, их получают в ядерном реакторе, на ускорителях или в изотопных генераторах.

В ядерной медицине огромное значение имеет вид радиоактивного распада, который менее известен – это изомерный переход. Ядро, образующееся в результате процессов - и -распада, как правило имеет избыток внутренней энергии – находится в возбужденном состоянии. Обычно это возбуждение снимается посредством испускания мгновенного -кванта. Однако в некоторых случаях возбужденные состояния ядра сравнительно устойчивы и имеют измеримые времена жизни: секунды, часы, годы и даже тысячелетия. Такие состояния называют метастабильными, или изомерными, а сам ядерный изомер обозначается буквой «m» после массового числа, например 99mTc (Т1/2=6,01час).

-Переходы из возбужденного изомерного состояния в основное называют изомерными переходами (ИП), т.к. атомы имеют одинаковые атомный номер (А) и массовое число (Z) до и после распада. 99mTc – наиболее общий пример, встречающийся в ядерной медицине. Изомерный переход, как и любой другой вид распада, характеризуется периодом полураспада.

-, - и -излучение сильно различаются по своей проникающей способности. Ядерно-физические характеристики радионуклидов: тип распада, время жизни, вид и энергия излучаемых частиц определяют возможности его применения в ядерной медицине. Корпускулярное излучение, обладающее малой проникающей способностью и высокой линейной передачей энергии, применяют в терапии. Гамма-излучатели с высокой проникающей способностью -квантов – в диагностике, а в радиоиммунном анализе можно использовать любые излучения с любой энергией.

Сущность биологического действия радиоактивных веществ на организм заключается в следующем: воздействие радиоактивного излучения приводит к деструкции молекул ДНК и других белков, органических и неорганических веществ, входящих в состав организма (в том числе, воды). Образующиеся при радиолизе ионы и радикалы обладают высокой химической активностью и реагируют с биомакромолекулами. При этом нарушается обмен веществ, изменяется интенсивность размножения клеток вплоть до полного его подавления. Поэтому различают прямое и косвенное действие ионизирующих излучений на ткань.

Пробег -частиц в тканях не превышает нескольких десятков микронов, т.е. сопоставим с диаметром клетки, а энергия, теряемая на единице длины пробега - велика. Исследование выживаемости клетки показали, что одиночная -частица, пересекающая ядро клетки, может привести к гибели клетки с вероятностью около 60%. Для аналогичного эффекта требуются десятки тысяч -частиц.

Из-за неправильного соединения хромосом и просто утраты их концевых фрагментов при делении потомки такой поврежденной клетки могут погибнуть сразу же после деления или в результате двух-трех последующих митозов. Именно поэтому разрушительную энергию ионизирующих излучений можно использовать в эндорадиотерапии.

Эндорадиотерапия
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25

Похожие:

Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconОписание полезной модели к патенту
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "росатом", Федеральное государственное...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconО проведении процедуры закупки «Запрос предложений (в форме пдо)»
Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт химии и технологии полимеров имени В. А. Каргина...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» icon«08» октября 2012г
Заказчиком является: Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconОписание полезной модели к патенту
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconТехнология переработки отходов производств, использующих высокочистый кремний
Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно –...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconЭколого-эпизоотологическая характеристика монгольской пищухи ( Ochotona pricei Thomas,
Работа выполнена в фкуз «Иркутский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconОпределение биогенных аминов в водных биоресурсах и продукция из них
Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (Атлантниро)»...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconГенетические свойства и структура плазмид природных штаммов bacillus subtilis
Ведущая организация : Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconГеохимическое моделирование процессов внутрипластовой очистки подземных вод от железа и марганца
Работа выполнена в Открытом акционерном обществе "Ордена Трудового Красного Знамени комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический...
Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова» iconЭффективностЬ реагентной Обработки высокоцветных и маломутных вод в зависимости от природы органических загрязнений
Работа выполнена в Открытом Акционерном Обществе – «Ордена Трудового Красного Знамени комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический...